【原】邊緣計(jì)算（一）：興起

北歐模式 2022-09-04 發(fā)布于陜西

展開全文

隨著物聯(lián)網(wǎng),、5G通信等技術(shù)的快速發(fā)展,，萬物互聯(lián)的智能時(shí)代正在加速到來，邊緣計(jì)算作為一種在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣提供智能服務(wù)的新型計(jì)算模型,，它能夠節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量,、提高響應(yīng)速度和保護(hù)用戶隱私，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中顯示出了優(yōu)于云計(jì)算的性能,，受到工業(yè)界,、學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注和一致認(rèn)可。

邊緣計(jì)算于2015 年進(jìn)入快速發(fā)展期,，并迅速在安防監(jiān)控,、智慧城市、智慧家居等行業(yè)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用試點(diǎn),。邊緣計(jì)算的快速發(fā)展得益于學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注,。近年來，計(jì)算機(jī)及通信等領(lǐng)域的知名國際學(xué)術(shù)會(huì)議中,，關(guān)于邊緣計(jì)算的文章數(shù)目和比例逐年上升,，其中計(jì)算機(jī)領(lǐng)域頂級(jí)會(huì)議ICDCS在2015年,、2016年和2017年收錄的邊緣計(jì)算方向的文章比例分別為6.7%、9.3%和12.7%,，通信領(lǐng)域頂級(jí)會(huì)議INFOCOM每年約收錄270篇文章,，其中2016年和2017年收錄邊緣計(jì)算方向的文章分別為8篇和5篇，2018年收錄邊緣計(jì)算方向的文章高達(dá)29篇,，可見學(xué)術(shù)界對(duì)邊緣計(jì)算的熱情,。

此外，2016年ACM與IEEE共同創(chuàng)辦了首個(gè)以邊緣計(jì)算為主題的學(xué)術(shù)會(huì)議—IEEE/ACM Symposium on Edge Computing（SEC）,，以推進(jìn)邊緣計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。下面,，我們將會(huì)以一系列文章,，來介紹邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展情況。

一,、邊緣計(jì)算的興起

近年來,，隨著萬物互聯(lián)時(shí)代的快速到來和無線網(wǎng)絡(luò)的普及，網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備數(shù)量和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都快速增長,。根據(jù)IDC預(yù)測,，到2020年全球數(shù)據(jù)總量將大于40澤字節(jié)(zettabyte，ZB),，而物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的45%都將在網(wǎng)絡(luò)邊緣處理,。在這種情形下，以云計(jì)算模型為核心的集中式處理模式將無法高效處理邊緣設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù),。集中式處理模型將所有數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆朴?jì)算中心,，利用云計(jì)算中心超強(qiáng)的計(jì)算能力來集中式解決計(jì)算和存儲(chǔ)問題，這使得云服務(wù)能夠創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟(jì)效益,。

但是在萬物互聯(lián)的背景下,，傳統(tǒng)云計(jì)算有4個(gè)不足：

1) 實(shí)時(shí)性不夠：萬物互聯(lián)場景下應(yīng)用對(duì)于實(shí)時(shí)性的要求極高。傳統(tǒng)云計(jì)算模型下,，應(yīng)用將數(shù)據(jù)傳送到云計(jì)算中心,，再請(qǐng)求數(shù)據(jù)處理結(jié)果，增大了系統(tǒng)延遲,。以無人駕駛汽車應(yīng)用為例,，高速行駛的汽車需要毫秒級(jí)的反應(yīng)時(shí)間，一旦由于網(wǎng)絡(luò)問題而加大系統(tǒng)延遲,，將會(huì)造成嚴(yán)重后果,。

2) 帶寬不足：邊緣設(shè)備實(shí)時(shí)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，將全部數(shù)據(jù)傳輸至云端造成了網(wǎng)絡(luò)帶寬的很大壓力,。例如,，波音787每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)超過5GB,，但飛機(jī)與衛(wèi)星之間的帶寬不足以支持實(shí)時(shí)傳輸。

3) 能耗較大：數(shù)據(jù)中心消耗了極多的能源,，根據(jù)Sverdlik的研究,，到2020年美國所有數(shù)據(jù)中心能耗將增長4%，達(dá)到730億千瓦時(shí),，我國數(shù)據(jù)中心所消耗的電能也已經(jīng)超過了匈牙利和希臘兩國用電總和,。隨著用戶應(yīng)用程序越來越多，處理的數(shù)據(jù)量越來越大,，能耗將會(huì)成為限制云計(jì)算中心發(fā)展的瓶頸,。

4) 不利于數(shù)據(jù)安全和隱私：萬物互聯(lián)中的數(shù)據(jù)與用戶生活聯(lián)系極為緊密，例如,，許多家庭安裝室內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)攝像頭,，視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫耍瑫?huì)增加泄露用戶隱私的風(fēng)險(xiǎn),。隨著歐盟“通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例”(GDPR)的生效,，數(shù)據(jù)安全和隱私問題對(duì)于云計(jì)算公司來說變得更加重要。

為了解決以上問題,，面向邊緣設(shè)備所產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)計(jì)算的邊緣計(jì)算模型應(yīng)運(yùn)而生,。邊緣計(jì)算是在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行計(jì)算的一種新型計(jì)算模型，邊緣計(jì)算操作的對(duì)象包括來自于云服務(wù)的下行數(shù)據(jù)和來自于萬物互聯(lián)服務(wù)的上行數(shù)據(jù),，而邊緣計(jì)算的邊緣是指從數(shù)據(jù)源到云計(jì)算中心路徑之間的任意計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源,，是一個(gè)連續(xù)統(tǒng)(continuum)。

邊緣計(jì)算模型和云計(jì)算模型并不是取代的關(guān)系,，而是相輔相成的關(guān)系,，邊緣計(jì)算需要云計(jì)算中心強(qiáng)大的計(jì)算能力和海量存儲(chǔ)的支持，而云計(jì)算中心也需要邊緣計(jì)算中邊緣設(shè)備對(duì)海量數(shù)據(jù)及隱私數(shù)據(jù)的處理,。